الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية: استخدام التكنولوجيا لتعزيز التنمية الزراعية

لا يُعدّ الرصد البيئي الزراعي مجرد وسيلة تقنية هامة لإدارة البيئة الزراعية، بل هو أيضاً عنصر أساسي في رصد البيئة البشرية المعيشية بشكل عام. ويتمثل هدفه الرئيسي في عكس جودة البيئة الزراعية، وأنماط تغيرها، واتجاهات تطورها، بطريقة دقيقة وشاملة وفي الوقت المناسب؛ وتتبع ديناميكيات مخلفات الملوثات وتراكمها في المنتجات الزراعية والحيوانية والمائية؛ وضمان سلامة المنتجات الزراعية وصحة الإنسان؛ وتوفير أساس علمي لإدارة البيئة الزراعية. ومن خلال هذا النهج، يستطيع المزارعون تبني أساليب عملية للتسميد، وحماية النباتات، والري الكمي، وغيرها من الأنشطة الزراعية، مما يزيد من غلة المحاصيل ويقلل الضغط على البيئة الطبيعية.

مبدأ الرصد الزراعي باستخدام أقمار الاستشعار عن بعد

عند التعامل مع مساحات شاسعة من الأراضي الزراعية، تُمكّن تقنية الاستشعار عن بُعد من رصد المحاصيل على أرض الواقع على نطاق واسع وبتردد عالٍ وعلى المدى الطويل، وتُطبّق على نطاق واسع في جميع جوانب الإنتاج الزراعي. يُظهر الانعكاس ومجموعه في نطاقي الأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة لصور الاستشعار عن بُعد ارتباطات جيدة مع مؤشر مساحة أوراق المحاصيل، والإشعاع الشمسي النشط ضوئيًا، والكتلة الحيوية. تُساعد المعلومات المُسجلة عن سطح الأرض بواسطة أجهزة الاستشعار الفضائية في تحديد الخصائص الفريدة لأنواع نباتية مُعينة، وتحديد أنواع المحاصيل، ووضع نماذج للتنبؤ بالمحاصيل في ظل ظروف مُختلفة، ودمج المعرفة الزراعية مع بيانات رصد الاستشعار عن بُعد لتحقيق رصد وتنبؤ بمحاصيل الزراعة عن بُعد.
في عام ٢٠١٨، أُطلق بنجاح القمر الصناعي غاوفين-٦ من مركز جيوتشوان لإطلاق الأقمار الصناعية في مقاطعة قانسو. وهو أول قمر صناعي في بلادي مصمم خصيصًا للتطبيقات الزراعية، مزود بمستشعر نطاق الحافة الحمراء، كما أنه أول قمر صناعي عالي الدقة في بلادي لرصد الزراعة الدقيقة. يجمع غاوفين-٦ بين الدقة العالية والتغطية الواسعة، وسيعمل بالتنسيق مع القمر الصناعي غاوفين-١ الموجود في مداره، مما يعزز بشكل كبير قدرات رصد الأرض.

تطبيقات محددة لتكنولوجيا الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية في الزراعة

تلعب تقنية الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية دورًا هامًا في رصد نمو المحاصيل والتنبؤ بالإنتاج، ورصد الكوارث الزراعية والإنذار المبكر بها، ورصد وتقييم الأرصاد الجوية البيئية. ويمكن تلخيص تطبيقاتها في الزراعة بشكل رئيسي في رصد المحاصيل، ومسح الموارد الزراعية، والإنذار المبكر بالكوارث الزراعية، والخدمات المالية الزراعية.

مراقبة نمو المحاصيل

تستخدم أنظمة مراقبة نمو المحاصيل عن بُعد بيانات الاستشعار عن بُعد لإجراء تقديرات شاملة لحالة شتلات المحاصيل في الوقت الفعلي، وديناميكيات البيئة، وتوزيعها. وتتيح هذه الأنظمة فهمًا دقيقًا وفي الوقت المناسب لتوزيع المحاصيل، وحالة نموها، وظروف التسميد والري، وديناميكيات الآفات والأمراض والأعشاب الضارة، مما يُسهّل تطبيق مختلف التدابير الإدارية، ويوفر منصة معلومات بيانات دقيقة وفي الوقت المناسب لمديري إنتاج المحاصيل أو صانعي القرارات الإدارية.

تتطلب الطرق التقليدية لتقييم نمو المحاصيل من المزارعين زيارة الحقول بأنفسهم، وهو أمر مرهق للغاية. أما استخدام الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية فيتيح مراقبة نمو المحاصيل عن بُعد. هذه الطريقة أكثر علمية من الفحص اليدوي التقليدي، وتُمكن من فهم حالة نمو المحاصيل في الحقل بشكل أفضل. كما أنها تُقلل بشكل كبير من عدد العمال المطلوبين من المزارعين لفحص نمو المحاصيل، وتُخفف من عبء العمل عليهم، وتزيد من كفاءتهم.

مراقبة حالة المياه

تستطيع تقنية الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية تسجيل ملوحة التربة وحالتها الصحية. فعند وجود تركيز عالٍ من الملح، تُبرز هذه التقنية المنطقة بلونٍ أكثر سطوعًا، مما يُشير للمزارعين إلى أن التربة بحاجة إلى المزيد من الماء وتتطلب معالجة. في المقابل، تستطيع أجهزة الاستشعار الحراري رصد مناطق نقص المياه، وذلك من خلال مراقبة الحرارة، التي تُعرض بعد ذلك بلونٍ أفتح.

يُعدّ رصد وتقييم موارد المياه الزراعية أمراً بالغ الأهمية لتحقيق الأمن الغذائي والتنمية المستدامة. وقد نجحت تقنيات الاستشعار عن بُعد في الزراعة الدقيقة في توفير معلومات دقيقة وفي الوقت المناسب حول المسطحات المائية والأراضي الزراعية المروية وظروف رطوبة المحاصيل والتربة على مختلف المستويات.

مراقبة حالة التربة

يُعدّ رصد التربة أمرًا بالغ الأهمية في الزراعة الدقيقة. تشمل أهمّ معايير التربة لتحسين إدارة المحاصيل: المادة العضوية في التربة، ونسيج التربة، ودرجة حموضة التربة، ومحتوى الرطوبة. ويُعدّ الرصد الدوري باستخدام تقنية الاستشعار عن بُعد مفيدًا للغاية في فهم خصوبة التربة. إذ تُنبّه أجهزة الاستشعار عن بُعد الحقل عند نقص عنصر غذائي دقيق مُحدّد وانخفاضه عن مستوى مُعيّن، ما يسمح بتقييم استباقي لإدارة خصوبة التربة. كما تُوفّر تقنية الاستشعار عن بُعد الزراعية معلوماتٍ حول صحة الغطاء النباتي، ومرحلة النمو، والمحصول، والكتلة الحيوية، وكثافة العناصر الغذائية. ولدراسة التغييرات في أنماط نمو المحاصيل، من الضروري التأكيد على العلاقة بين أداء المحصول وظروف التربة.

الكشف عن أمراض المحاصيل والآفات

في الإنتاج الزراعي، تتضمن الطريقة التقليدية لرصد الآفات والأمراض أخذ عينات واختبارها في الموقع، وهو أمر يستغرق وقتاً طويلاً ويتطلب جهداً كبيراً. ورغم فعاليتها في مكافحة الآفات والأمراض إلى حد ما، إلا أنه يصعب تطبيقها على نطاق واسع نظراً لمحدودية هذه التقنية.

يُمكن لتقنية الاستشعار عن بُعد، المستخدمة في رصد الآفات والأمراض في الحقول، أن تُقلل من حاجة المزارعين إلى القيام بدوريات متكررة في الحقول، مما يُخفف من عبء العمل عليهم. فبمجرد ظهور الآفات أو الأمراض، تُحدد هذه التقنية المنطقة المُصابة وتفاصيل أخرى، مما يُتيح اتخاذ تدابير علاجية مُوجهة. وهذا يُغني المزارعين عن استخدام كميات كبيرة من المبيدات للوقاية، ويُعزز الاستخدام الأمثل لها، ويُحسّن الكفاءة الاقتصادية. كما تُعزز هذه التقنية رصد الحقول، مما يُقلل من استخدام المبيدات ويُخفض التكاليف على المزارعين، بالإضافة إلى الحد من مُتبقيات المبيدات في الحبوب أو القضاء عليها تمامًا، وتحسين جودتها.

رصد وتوقع تغير المناخ

في الزراعة وعلم المحاصيل، يلعب الطقس دورًا حاسمًا في تحديد غلة المحاصيل. وتُعدّ تقنية الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية، القادرة على التنبؤ بالأحوال الجوية، أداةً قيّمةً للتنبؤ الدقيق بتغير المناخ. ويُتيح دمج هذه التقنية مع أجهزة الاستشعار الأرضية رصد تغيرات الطقس والمناخ، مما يُساعد العاملين في المجال الزراعي على التخطيط للسيطرة على الأضرار المستقبلية والحدّ من الأضرار الجانبية. كما يُمكنها التنبؤ بالكوارث الطبيعية الأخرى، مما يُتيح أكبر قدر ممكن من الوقت لإنقاذ المحاصيل.

تُستخدم تقنية الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية حاليًا في تطوير الزراعة الذكية في العديد من المناطق، بما في ذلك شمال شرق الصين، وشنشي، ونينغشيا، وخنان، وجيانغسو، وهاينان، مما يُعزز التحول الرقمي للزراعة على مستوى البلاد. ولا يعتمد الحصاد الوفير على الظروف الجوية المواتية فحسب، بل أيضًا على تحسين القدرة الإنتاجية الشاملة للحبوب بدعم من التكنولوجيا الزراعية. ومع تزايد الضغط على القدرة الاستيعابية للموارد الطبيعية والبيئة، تواجه أنشطة الإنتاج الزراعي المزيد من القيود. ويُعد تحسين كفاءة استخدام الموارد وتعزيز زيادة الإنتاج الزراعي وجودته من خلال تقنيات مثل الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية من التدابير الرئيسية لتحقيق تنمية زراعية عالية الجودة.

بعض محتوى هذه المقالة مأخوذ من:

شركة إرتي لتكنولوجيا البيانات، فرع أبحاث معدات توفير المياه الزراعية